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电力系统潮流软件设计
1.原始数据的输入
目前计算机的速度和计算方法已经使我们能很快得到计算结果,但是上机以前的准备工作却非常消耗时间,而且也容易出错。因此在程序设计时,必须尽可能减轻上机前的准备工作,尽可能利用计算机代替人工繁琐的工作。在这里,原始数据的填写格式是很关键的一个环节,它与程序使用的方便性和灵活性有着直接的关系。
原始数据输入格式的设计,主要是从使用的角度出发,原那么是简单明了,便于修改。输入格式的简单明了就可以减轻数据填写的工作量,并减少或防止程序使用者在填写数据时发生错误。电力系统潮流计算往往需要进行多种运行方式的调整和比拟,因此在数据格式上考虑计算过程中修改数据的方便性就显得非常重要。
以下所介绍的本潮流程序中所用到的6个信息:
N:系统节点的总数;
Nb:系统中支路数,即输电线路条数、变压器数的总和;
Ng:发电机节点总数;
Nl:负荷节点总数;
V0:系统平均电压,在迭代过程中,以它作为电压的初值;
eps:迭代收敛所要求的精确度。
潮流计算程序所需要的原始数据,分别归纳为下几个结构体:
支路数据结构体Branch_Type,有5个数据成员,对应于每条支路的5个数据。该结构体数组定义为:
structBranch_Type
{
inti,j;
doubleR,X,YK;
}Branch[400];
当支路为输电线路时,这5个数据成员分别表示:
i:输电线路一端的节点号;
j:输电线路另一端的节点号;
R:输电线路的电阻;
X:输电线路的电抗;
Y0:输电线路充电电容的容纳。
(b)
图1-1网络支路的等值电路
如图1-1(a)所示。
当支路为变压器支路时,这5个数据成员分别表示:
i:变压器一端的节点号;
j:变压器另一端的节点号,这两个节点号有一个带有负号,作为变压器支路的标志;
R:变压器的电阻;
X:变压器的电抗〔RT和XT都是归算到变压器标准变比侧的数值〕;
Y0:变压器的非标准变比〔设在节点号为负的一侧〕;
变压器的模拟电路如图1-1(b)所示。
发电机节点和负荷节点数据分别定义为结构体数组,结构体有4个数据成员,其内容是相同的。发电机节点数据定义为:
structGenerator_Type
{
doubleP,Q;
inti;
doubleV;
}Generator[50];
负荷节点数据定义为:
structLoad_Type
{
doubleP,Q;
inti;
doubleV;
}Load[300];
对于发电机节点,P、Q填正号;对于负荷节点,P、Q填负号。
对于发电机节点和负荷节点,假设为PQ节点,这些数据成员分别表示:
P:节点的有功功率;
Q:节点的无功功率;
i:节点的编号;
V:该节点正常运行的电压。
假设节点为PV节点时数据成员分别表示:
P:节点的有功功率;
Q:节点无功功率的上限;
i:节点的编号;
V:节点需要维持的电压,负号是PV节点的标志。
在节点数据输入计算机后,为了提高计算效率,应统计PV节点的总数Npv,并形成PV节点结构体数组。PV节点结构体定义为:
structPVNode_Type
{
doubleV;
inti;
}PVNode[100];
每个PV节点有两个数据,第一个数据为PV节点的给定电压V,第二个数据为相应的节点号i。在形成PV结构体数组的同时,把发电机节点或负荷节点数组中V前面负号去掉。
2.数据优化
在实用潮流计算程序中,对数据的输入次序应不加以限制,这样便于数据的填写和修改。输入以后,在计算机内对数据再进行排队和整理。
2.1负荷节点的优化
为了简化程序,需要对负荷节点的顺序进行优化,优化后各节点按照节点编号的顺序进行排列,该局部程序的实现框图为图2-1。
图2-1负荷节点优化框图
其中定义了一个中间工作结构体数组LoadN[300],该结构体定义为:
structLoad_Type
{
doubleP,Q;
inti;
doubleV;
}LoadN[300];
用来存放优化后的节点参数。
2.2发电机节点的优化
由于发电机节点的优化与负荷节点优化相似,因此只给出程序框图〔图2-2〕。
图2-2发电机节点优化框图
2.3对支路数据的排队整理优化
为了使支路数据的排列方式适合形成导纳矩阵的上三角局部,整理过后支路数据按以下次序排列:
〔1〕两端节点号应把小号排在前边,大号排在后边。
〔2〕各支路按其小节点号的顺序排列。
实现这局部的框图为图2-3。
首先对框图中的符号做一介绍:
图2-3支路数据优化框图
BranchN[400]:为一个中间工作结构体数组,该结构体定义为:
structBranchN_Type
{
inti,j;
do
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